автореферат диссертации по геодезии, 05.24.02, диссертация на тему:Исследование методов и средств телерепортажной космической съемки для сельскохозяйственного и экологического мониторинга

гга о

, , МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

' ГОСУЛАРСГЗЕННЬГЙ УНИВЕРСИТЕТ ПО ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВУ

«и

Экз. N Нл правах рукописи

КОРОЛЬКОВ Алексей Николаевич

УДК 528 77:621.397 •

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ТЕЛЕРЕПОРТ АЖНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СЬиМКИ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО и ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

Специальность - 05.24.02 "Аарокосмичеекие съемки, фотограмметрия, фототопография*

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандндгг* технически* мук

Мооаи-1993

Работа выполнена в Российском институте мониторинга земе.зь и экосистем

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Б.Н.Родионов

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор

B.А.Соломатин;

кандидат технических наук

C.С.Нехин

Ведущая организация -

научно-производственное объединение "Энергия"

Зашита состоится -д/р£лЛ' 1994 г. в часоь на

заседании специализированного совета К. 120.19.01 В Государственном университете по землеустройству, по адресу Москва, ул.Казакова 15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного университета по землеустройству.

Автореферат раюслан

1994 г.

Ученый секретарь спеииалишрованного совета, кандидат технических наук

:л - —

А.Н.Сухов.

ОМЦЛЯ ХМ'ЛКТКГИППКЛ гльоты.

Актуальность теми. Российская Федерация

единственное

госулар-тво, обладающее приоритетом в рашиши и _>кспл\агэини ПОСТОЯННО ЛСЙСТНуКЧИИХ ПИЛОТИрусМЫЧ прбШаЛЬНЫХ станций. Диссертация по<»ншена вопросам мши^иисш пкпмиккик эффективности эксплуатации орбитальной станции "Мир" ь част исслелопания и практического применения наиболее оперативною метола дистанционного зондирования - тслерспортажнои оомки.

Диссертационная работы выполнена в соответствии с планом научно-исслсловптел1л-ки\ работ научно-технической программы "Космос" 0.74.02, тема Н8, шифр "Вишр" и межведомственной нлушо-течиической профаммы "К л за чета л-К осмос".

Телерепортажной космической съемкой на ним вил лнетанпионнот зондирования, который может применяться ,пя мониторинга а1рорссу|ков и состояния природной срелы. Он заключается в съемке земной поверхности с летательных аппаратов при помощи телевизионных или видеокамер с непосредственной передачей изображения по каналам широковещательного телевидения или с записью на бортовой видеомагнитофон с последующим воспроизведением видеофильмов.

Этот вид дистанционного зондирования сочетает достоверность инструментальных наблюдений с оперативностью телевизионного репортажа. Благодаря наглядности он доступен широким кругам пользователей.

Цель работы заключается в совершенствовании методов Информационного обеспечения сельскохозяйственного и укол отческого мониторинга путем развития и внедрения телерепортажной космической СКМКИ.

нсп 'льчовались методы вычислительной матемлпе и. метол наименьших квадратов н математическая статистика. Экспериментальные Исследования включали лабораторные и стендовые исследования, летные

В теоретических псследомннях

лГсперимсши мл боргу самолета-лаборатории ТУ-134, 30 лонг • эксперимент» на боргу орбитального комплекса "Мир" и * .жспернчснмлып.гх трансляции телсрепортажиых космических имбражений н Киев, Краснодар и Целиноград.

11.|>-Ч|{ая иоптна работ состоит в;

• реллиагах к-орсгических и экспериментальных исследований ре ютыючегричсских и актиноме1ричсски\ свойств

-тслсрспортжних имбражений;

• в ра тработке способа и устройства проведении телсрспортажмой а »[»космической съемки;

• в ратработке методики ошимишин параметров тслерсиортажной космической съемки для селъскочотнсгвеннот и жолощчсскою мониторинга;

• к ра1р..Сн>1ке способа получения твердых копий телсрепортажиых а цюкосмических и юбражений; •

• в релу;члатах ни iy.vn.nnit и автоматизированной сс.тьско\о1япс1|1сннои и экологической интерпретации телс[>с11(1| ,.1Ани\ космических и юоражеиий;

• и р.ираГмике н апробации с тособа передачи телсреиоргажных космически- и поражений и сведений для их координашо-временнои прини ж» по канатам широковещательною гелевиления.

11-! >1иииу икпкчлисж

• мскиик.» ошими опии параметров юны об юра телерснортажтй космический сис|емы для сельскочомисгненного и около! ичсскош мпниюришл;

• 1>е1\лыа|ы 1сорс1ически\ и мсперименгальных исследований I* ю п.номпричечких свойств телеренортажных и юбражений,

*рс1\тм.пы пи 1\л и.нои и III шрованнои интерпретации

1С терспорм» них а >ро- и космических и юбражений;

• ¡ч-комспллнии по исмо.'и. юианию и ривитию мсюлов и срслон 1СЛС|Ч-||С1|И.|*МЧН космической С1.СММ1.

Практическая значимость.. рлбдтм. Результаты телерепорта».ной космическом съемки нсполькш.шм ли составления cvcmij участк on засоленных почв соихоча Андреевский Шорталинскот района Целитн ралскон области, определении юн тлгря шсшш и окрестностях населенных пунктов и магистр,lïcii I ¡е.тиногр.сю чЧ области. ! 'с iy платы диссертационной paôoiu также исполыотмньт для составления методик проведения тслерепоргажной космической с1.емки и подготовки 1 осчонлитон-нсслслотитотсн. Ра (работать устройство компенсации слвша н юбрлжсния. л "татстеннос на борт орошал ими станиин, понигнпо улучшить качество телерсмортажных июбр.и.ении. получаемых при съемке поверхности Зсмти.

l'eilli ШИН я. Основные положения диссертационной работы рс.шмоилпм и 1'оссииском inicrinyie момшориш j темель и жоснстем. ь (сверо-Катахстапском, краснодарском и киевском <)<ii'iii.l'i.i\ BHIIIi "ЛИУС- ат|мресурсы" (протокол технолот нческнх испытании отЫОЧ.рЬч г., и НПО "Энертия" (мчо ика проведения I l'k-съемки. vt.ipr 1491 i. N 181-35) и в ЦИК им. ЮЛ. Гагарина (программа и методика подготовки космонавтов-операторов дли проведении TI'K-сьемки, июль 1991 г.).

Доклады н публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-технической Конференции МИИГАиК в апреле 1992 г., на научно-технической конференции МП ИЗ в апреле 1993 г., на заседании ученою Сонета ПМИЦ "ЛИУС-агрорссурсьГ и заседаниях кафелри а >ро»|>огогеолетин МИИЗ (1989-1993 тт.), на семннаре "Электронные системы экологического мониторинга" (г.Нопогорск, март 1943 г.) Но теме диссертационной работы автором опубликовано 5 научных работ.

Структура и объем .итсссртттпи». Диссертация ахтшп и> 5 рапелоп, 16 подрахтелов, 3 приложений. Список лиге pan pu содержит 59 наименований. Всего в диссертации 120 erpamr m них 77 сциниц текста, 38 страниц иллюстраций. таблиц и графиков, S стр-иош приложений, 5 страниц сттска литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

По Ш^ЯП'"'! обосновывается актуальность темы диссертации,

рассматривается обшее состояние вопроса II постановка 'килчи,

приводятся положения, выдвигаемые автором на защиту, и сведения о научной новише работ.

В_-1К1Ч«'М._1М.иеЛ£ диссертации проведен анллт современною состояния телерепоргажной космической съемки. Пока кию, чю ранштие телеренортажной космической съемки ОРК-съемки) свяино с совершенствованием методики ее проведения, молернишнией приемопередающей аппаратуры. Рассмотрены преимущества телеренортажной а )р< 'космической съемки по сравнению с другими метлами дистанционного юнлирон.шия. Пронеден об юр существующих систем ктсрснорылнои а 1|н<К(К'мическом съемки в России н 1а рубежом. Приведены спелей им о способах интерпретации телерепортажных и »Сражений, получаемых с летательных аппараюн. Рассмотрены 1к-|ч:пск1Н111 рашшии П'К-съемки с орбитальной станции "Мир".

Прицелена схема I РК-съемочном комплекса и ТРК-съемочной системы. Рассмотрены особенности проведения 1РК-съемки с орбитальной станции и передач« ре >у.'1м:ш>11 ЧРК.-с1.счок на накмнме приемные пунмы. рассмотрено содержание II ныимодсйсшпс между компонентами. составляющими I РК-съемочную систему. Покатано, чю компоненты Лии системы интикиси штатными компонентами других существу мших систем ракетно-космического комплекса или снуемы юсул ||ч п>енной свят, что тпиволяет прополи гь ГРК-сьемку в технототическом режиме и осуществлять передачу ее роулыагов погешшатьном; потребителю с "максимальной оперативностью.

Рассмотрена схема и методические особенности получения ЧРК-снимкои Прчшслсн сраннительныи анали» способов получения I РК-снимко» с испо н. ювлиием ^юторс! нстратора Ь1Н80, <)н>юсъеМкИ с ••рана в (ччиме еюн -кадра. фотосъемки с »крана и режиме стандартною ь>* щм>и телепни. онифрпики н вывода [РК-н юбражении с ш 11.1 п.нианием комгпекса "Перико тор-ЛЮО!." и устройства "Читана".

1'гирчц р.п.1с;1 писняшен теоретическим (кследоианимм параметров I РК системы Р.Н1МИЦЧ11.1 Тмл шсшчсские условия проведения IРК-съгмки I бори о|Ч.ита иакио комтпекса "Мир".

Проведено численное моделирование . частоты прохождения орбитального комплекса "Мир" нал одним и тем же районом земной поверхности в зависимости от его географической широты и размеров. Моделирование проводилось путем численного решения системы трех уравнении. Первое из уравнений представляет собой уравнение плоскости орбиты космическою аппарата; второе уравнение - уравнение плоскости, которая, пересекая земной шар, определяет границы района земной поверхности; а третье - уравнение земной сферы. Система координат -геоцентрическая ннерциальная.

Алгоритм решение состоял в расчете коэффициентов системы уравнений с шагом равным период обращения Т космическою аппарата вокруг Земли. При этом долгота восходяи ,го узла орбиты изменялась на величину прецессии за время Т, а долгота центра района - на угол враЩения Земли за время Т. Если решение системы уравнении существовало, то определялся угол высоты Солнца нал местным горизонтом, И если, этот угол превышал 20, то считалось, что съемка с космического аппарата розможна- Листинг составленной программы приведен в Приложении I к диссертации.

Моделирование проводилось для трех типов космических аппаратов и съемочных устройств:

t орбитальной станции "Мир" и TP-камеры, обеспечивающей обзор 30 км на местности;

- ИСЗ - "Ресурс-О" и сканера МСУ-Э с обзором 45 км на местности;

. ИСЗ "Рссурс-ф" и фотокамеры с обзором 140 км на местности.

В результате проведения моделирования установлено, что в диапазоне географических широт 45-5? орбитальный комплекс "Мир" в среднем проходит нал одним и тем же районом земной поверхности в 2 -3 раза чаше, чем др>.ие приролоресурсные спутники. По 1зано, что дтя участка земной поверхности, ограниченного 45 и 52-й параллелями, характерно максимальное количество солнечных дней и максимальная продуктивность сельскохозяйственных угодий. Кроме того, в этой географической зоне производится около 70f сельскохозяйственной продукции стран СНГ. Все это определяет необходимость н создаст благоприятны? условия' для проведения сельскохозяйственного

мониторинга с орбитальной станции "Мир" с использованием ТI" съемки.

Рассмотрены параметры зоны обавра «I троаеломо численное моделирование величины сдвига июбражония » зависимости от высоты съемки и фок)сною расстояния ТВ-камсры. Установлены аналитические зависимости между параметрами маршрутной ПК-съемки с компенсацией сдвига изображения.

Рассчшаны предельные значения таршчешрав юны обзора, при превышении которых' необходимо осутссп®дит<ь жомленсаиню сдвига изображения. Предложена схема осуществления компенсации сдвига, закл эчаюшаяся в дискретном циклическом отслеживании земной поверхности. Рассчитаны параметры ТРК-сьемки с *омпексацией сдвига с орбитальной станции "Мир".

Проведены статистические исследования геометричеоких характеристик изображений объектов сельскохозяйственного и экологического мониторинга. С помощью метода наименьших квадратов построена функция аппроксимирующая кривые распределения очаговых аномхзий на сельскохозяйственных угодьях по их размерам. Построена функция, характеризующая возможность выявления аномалий разных ра>меров на Т1пС-н юбражениях сельскохозяйственных угодий. Устаноолен критерий ошимальности параметров зоны обзора ТРК-системы для сельскохо>мйстьенною мониторинга: максимум плошали очаговых аномалий, наблюдаемых на ТРК-изображениях. С использованием методов вычислительной математики проведена оптимизация и численный расчет оптимальных параметров зоны об юра ТРК-системы.

С.'тиисгические исследования заключались в измерении размеров оч.нивых аномхтий на аэро^мпоснимках и построении гистограмм их распределения. Роультаты поведенных исследований приведены в Приложении 2 к диссертации. При -лом предполагалось, что форма кривой и ли.та юн спектральной чувствительности аэрофотопленки подобны С1М1Гвс1с-1вук1П|им характеристикам фотоприемников ТВ-камер. Кроме тою, допускалось, что атмосфера одинаково влияет на детальность а>[цм[и.нчнимков, полученных с высоты 10 км, и электронных июГцмжемии. получаемых с космических носителей.

В ре 1улыаге П|ювсденной оптимизации ^тановлено, что оптимальным ра1мер злемеша разрешения на местности при проведении

ТРК-сьемки для сельскохозяйственного мониторинга составляет 17 м при ширине полое:.! обзора 13 км.

В третьем разделе описана методика и проанализированы результаты лабораторных и дети у« экспериментальных исследований резольвометрнчееккх и актнночгетрдаягских свойсп П'К-изображении.

С использованием специальной миры проведены пезольвомстрическне исследования ТРК-июбраженнй при раиичных режимах их ®оспг>оцзведси»я » методах получения. Построены эмпирические крцрые разрешавшей способности в зависимости от форчы и размеров дет;мей изображения. На основе статистических исследовании предложен способ проведения П'К-сьемки. позволяюшпй устранить влияние сдвига и черезсгрочности 11'К-и юорлженнй три получении их твердых копий.

Статистическая обработка результатов резольвомегрических измерений, проведенных 15-Ю наблюдателями, заключалась в построении гистограмм четкости дли штриховых мир и гистограмм обнаружнтельнмх порогов для ТВ-нзобра*п шй отдельных компактных н линейных об<ьехтов. При измерении использовались миры абсолютного контраста. Затем определились статистические моменты четкости и обнаружигельных порогов. Моделирование движущегося изображения проводилось с использованием разработанного образна компенсатора сдвига изображения, перемещающего пазе обзора 1 В-камеры с угловой скоростью, имеющей место при проведении 1 РК-сьемки с орбитальной станции "Мир".

При' обработке результатов измерений установлено, что четкость движущегося изображения, воспроизводимого в режим- стоп-кадра, на 10% ниже четкости неподвижного изображения, рассматриваемого в режиме стоп-калг>а. Четкость неподвижного изображения, рассматриваемого в режиме стоп-кадра также на 10% ниже четкости неподвижного изображения в режиме стандартного воспроизведения. Таким образом, установлено, что компенсация сдвига изображения прн ТРК-съемке позволяет улучшить его четкость, по сравнению с движущимся изображением, на 20% от номинныь .1 четкости.

Актинометрические .исследования ТРК-изображений вклычдлн в себя определения спектральной чувствительности фокитриемил устройств ТВ-камер.

-с-

Определение спектральной чувствительности ТВ-камер проводил' ■ на специальном отеческом сКШе, включающем монохроматор МЛ! Построенные кривые относительной спектральной чувствительности пошалили оценить возможность Получения из цветною ТРК-изображения спектрхтьных И, О, В компонент н априорно оненить величины контрастов объектов ландшафта на ТРК-мэображениях. Исследования проводились для двух типов ТИ-передающн* камер.

На ос1 ове проведенных исследований разработана конструкция И соианы образны у-тройства компенсации сдвига изображения, прошедшею летные космические И самолетные испытания.

Конструкция компенсатора сдвига изображения представлет собой фигурный тубус-полстаалку, на которую крепится ТВ-камера. Компенсатор устанавливается нал иллюминатором самолета или иллюминатором станции и позволяет получать неразрывные маршруты телерепортажмых июбражений при съемке с фокусными расстояниями не больше 20" мм. Основные элементы конструкции компенсатора: неподвижное и качающееся зеркала, электродвигатель и релуктор. Пульт управлении компенсатора позволяет плавно регулировать угловую скорость компенсации язя получения непсльижНМХ ТРК-ИзОбражений в диапаюне высот I РК-съемки от 350 до 420 км. Устройство компенсации может разворачиваться относительно осей иллюминатора по курсу - на ЗМ) градусов и по крену в предел х - 20 градусов .

В результате трех самолетных испытаний, НМНГНруюШИХ условия I РК-сз-смки, компенсатора сдвига изображения с борга ТУ-134 было установлено, что его технические характеристики соответствуют характеристикам, определенным техническим заданием.

Компенсатор елнша изображения был доставлен на борт остальной станции в марте 1491 гола. С использованием компенсатора было проведено 8 сеансов ТРК-съсмки. Полученные результаты в д.иьнсншем использовались для разработки и уточнения методик дешифрирования I РК-снимков для сельскохозяйственного и жолотпческою мониторинга.

Рассмоцкны ретультагы экспериментальных ТРК-сьемок. С октября Р>!>8 тола по ноябрь I')')I года проведено более 30 сеансов ТРК-съемки с борта орбитальной станции "Мир" и исушсствлено 9 трансляций ре тутьтаюн съемок по арендованным каналам широковещательного

телевидения в региональные центры "АНУС-агроресурсы", расположенные в Краснодаре, Киеве и Целинограде. Перечень проведенных сеансов экспериментальных телерепортажных съемок приведен в Приложении 3. Проведение ТРК-сьемок осуществлялось космонавтами: А.Лриебарским, Т.Аубакировым, А. Викторенко, А.ВолковЫМ, С.Крйкалевым, М.Манаровым, В.Поляковым, А,С«р«броШМ »I В.Титовым.

При Проведении сеансов съемки территории Украины М.Манаровым 25 II 27.10.1988 г. ТРК-изображения транслировались в -темпе их Получения по арендованным телевизионным каналам на Киевский телецентр. Таким образом была достигнута максимальная оперативность передачи результатов съемки потенциальному потребителю.

В 1990 г. с введением в эксплуатацию новой бортовой приемопередающей телевизионной системы MAC, с выводом на геостационарную орбиту двух спутников-ретрансляторов "Альтаир" и доставкой на борт орбитальной станции трехматричной ТВ-каме^ы на ПЗС Sony BVP-70, оснащенной объективом с максимальным фокусным расстоянием 550 мм, появилась возможность проводить I РК-съемку с разрешением на местности до 10 м и получать цветные ТРК-изображения устойчиво высокого качества.

Четвертый раздел посвяшен способам и результатам интерпретации ТРК-изображений. Рассмотрены особенности дешифрирования ТРК-cHHMKöß. Прицелены результаты адаптации способа внутриполевого автоматизированного дешифрирования к ТРК-изображениям сельскохозяйственных угодий. Приведены результаты непараметрической автоматизированной классификации ТРК-изображений.

Рассмотрены особенности воспроизведения мелких отдельных деталей местности на ТРК-изображениях, влияние строчной структуры ТВ-растра на случайные смешения отдельных точек, а также регулярные растровые искажения.

Оценена возможность определения типов сельскохозяйственных культур и их состояний по весенним, летним и осенним ТРК-снимкам. Установлено, что на ТРК-снимках визуально различается 4-5 типов сельскохозяйственных культур в зависимости от качества изображения, состояния атмосферы и условий освещенности. Приведен пример автоматической непараметрической классификации летнего ТРК-снимка.

Этот способ позволяет выделять на ТРК-изображении статистически однородные классы объектов. Классификация проводится по спектрам пространственных частот изображения, получаемых при его просмотре в скользящем окне 2x2 элемента. В результате на ТРК-изображении было выделено 12 статистически однородных классов. Сравнение результатов классификации со схемой размещения культур показывает, что цвета • классифицированного изображения соответствуют типам сельскохозяйственных культур, а оттенки цветов - преимущественно аномалиям на полях. При этом изображения пшеницы, овез н ячменя также, как и при визуальной интерпретации, относятся к одному классу объектов.

ТРК-снимки удовлетворительного качества позволяют осуществлять автоматизированную пополевучо оценку состояния сельскохозяйственных угодий. Способ состоит в. наложении контуров границ полей на ТРК-изображенне и проведении анализа неоднородностей изображений внутри каждого поля.

Сетка контуров полей совмешас ся с оцифрованным ТРК-изображением следующим образом. На планах землеустройства измеряются координаты поворотных точек контуров полей с использованием дигитайзера Benson. На оцифрованном ТРК-изображетш измеряются координаты опорных точек. Зависимости координат опорных точек и координат соответственных точек сетки контуров полей аппроксимируются степенными полиномами. С использованием аппроксимирующих полиномов координаты сетки контуров полей пересчитываются в систему координат оцифрованного ТРК-изображения. С использованием специальной программы сетка контуров падей совмещается с ТРК-изображением. Изображение внутри контура каждого поля разделяется на класс нормальных состояний и классы аномальных состояний, плошали выделенных классов подсчитываются. Способ позволяет устранить погрешности классификации выделенных культур и исключить из обработки объекты вне границ полей.

Разработана методика и приведены результаты комплексной интерпретации ТРК-снимков для выделения зон вероятного засоления сельскохозяйственных угодий. Корректность проведенной интерпретации подтверждена результатами наземных обследований.

, -II-

Для .определения участков почв с повышенной концентрацией солей Шортаидинского района использовались следующие материалы:

. ясяерепортажные космические снимки, полученные при съемке с . орбвшшьной станции "Мир" С.Крикалевым;

-.аарокосмичсскне фото- и сканерные снимки;

- топографическая карта масштаба 1:200 ООО;

- сетка контуров полей, масштаба 1:200 ООО, составленная по планам - землепользования масштабов 1:250 000 - 1:100 000;

-схема расположения растительности и населенных пунктов, чсостапленная по планам землепользования, топографической карте и .аарокосмическим снимкам;

. . схема пойменных участков рек, озер и заболоченных участков местности;

. схема уклонов участков местности;

• почвенная карта масштаба 1:100 000;

. схема установившихся уровней грунтовых вод.

Телерепортажные космические снимки территории Шортандннского района были получены 17.04.89 г. На этот момент времен» зимний снежный покров отсутствовал, а на снимках изобразились снеговые пятна, образовавшиеся за несколько суток до съемки. Места расположения этих снеговых пятен в основном определяются следующими причинами: рельефом местности, ее шероховатостью и влажностью. Таким образом, свежевыпавший весенний снег является индикатором состояния поверхности сельскохозяйственных угодий.

Выявление участков вероятного засоления почв проводилось с использованием сетки контуров полей планов землеустройства, которая переносилась на снимки и карты методом проективной засечки.

При составлении схемы засоления почв участки территории с промывным режимом предполагалось, что вероятность засоления тем больше, чем выше уровень грунтовых вол и концентрация солен в почве и грунтовых водах. При этом более высокий уровень грунтовых вод определяет большее увлажнение поверхности почвы. Скопления снежного

покрова, как было показано выше, могут быть индикаторами ТЯКИ* увлажненных участков.

Составление схемы засоления почв проводилось поэтапно.

На первом этапе составлялась схема расположения снеговых пятен 33 исключением скоплений снега, приуроченных к границам полей, •древесно-кустарниковой растительности, дорожной сети И населенным пунктам. Тем самым из рассмотрения исключались снеговые пятна, происхождение которых не вызвано увлажнением подстилающей поверхности.

Для этого использовались топографические карты, планы землеустройства и аэрокосмические снимки.

На следующем этапе проводилось разделение скоплений снега по степеням объективной возможности засолений. Для этого использовалась схема глубин залеганий грунтовых вод, почвенная карта и схеме расположения сельскохозяйственных культур на территории района. Вводилась шкала экспертных оценок вероятностей засоления, которы? возрастали с уменьшением глубины уровня грунтовых вод и увеличением концентрации солей в почве.

Составленная схема уточнялась путем сравнения с аэрокосмическими снимками: вероятность засоления принималась тем выше, чем выше была степень угнетения растительности, определяемая по тону и цвету аэрокосмичсских изображений сельскохозяйственных угодий.

Окончательный вариант схемы был сопоставлен с проектом мелиорации земель, составленным институтом Целингипрозсм в 1985 г. Сопоставление показало практически 100% совпадение участков засоления почв, выявленных в результате интерпретации весенних телерепортажных космических снимков, с участками засоления, с участками засоления, выявленных при наземных обследованиях институтом Целингипрозем. Кроме того, составленная схема позволяет локализовывать отдельные участки засоления в пределах контура каждого поля, что позволяем осуществить рациональное планирование мелиоративных мероприятий.

В четвертом разделе также рассмотрены примеры дешифрирования ТРК-снимков для экологического мониторинга: выявление зон загрязнений в окрестностях населенных пунктов и магистралей,

локализация дымовых шлейфов и пленочных загрязнений водных поверхностей.

Пятый рамел посвящен вопросам экономической эффективности ТРК-съемки. Обсуждаются методические особенности определения таких экономических показателей как рентабельность и экономический эффект от 11'К-съемки.

Показано, что проведение ТРК-съемкн с орбитальной станции "Мир" в 2.6 раза дешевле проведения сканерной съемки с борта самолета ТУ-134 (Расчеты проводились в ценах 1990 г.).

В приложении приведена программа расчета прохождений космического аппарата над заданным районом земной поверхности, результаты статистических исследований рамеров очаговых нарушений на сельскохозяйственных угольях и перечень проведенных сеансов ТРК-съемки с борта орбитальной станции "Мир".

ОСНОВНЫК РЕЗУЛЬТАТЫ и выводы.

В диссертации рассмотрены результаты исследований мезодов и средств тслерспоргажной съемки с орбитальной станции "Мир" для ссльскохомисгненното и экологического мониторинга, полученные в 198.4-1')') 3 г.г. при проведении теоретических и практических научно-исследовательских и опытно-консгрукторских работ.

Подытоживая полученные результаты, можно сделать следующие выводы:

(.Одним из новых ч интенсивно развивающихся методов дистанционного зондирования природной среды яаляется телерепортажная аэрокосмическая съемка, которая обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами зондирования.

2.1>олммая часть взаимодействий между структурными элементами ракетно-космического комплекса при проведении ТРК-съемки является ш|.нной, т. е. не требующей создания новой техники или осуществления специальных лороюстояших операций. По этой причине, при проведении определенных органницнонных мероприятий, ТР К.-съемка может проводится регулярно в технологическом режиме и использоваться как средство сельскохозяйственного и экологического мониторинга.

3.Мониторинг природных явлений с использованием ТРК-ст^мки целесообразно осуществлять б диапазоне географичгских широт от 45 ло 52 , который орбитальная станция "Мир" пересекает, при благоприятных световых условиях, в 2-3 раза чаше, чем другие природоресурсные ИСЗ. Кроме того этой географической зоне свойственны максимальное число солнечных дней и максимхльнак продуктивность сельскохозяйственных ' угодий;

4.Оптимальный для сельскохозяйственного мониторинга размер элемента разрешения на местности при проведении Tl'K-съемки составляет 17 м. При этом плошаль нарушений сельскохозяйственных угодий на ТРК-изображении - максимальна. Оптимизация проведена на основе статистических исследований аэрофотоизображений сельскохозяйственны* угодий;

5.Результаты проведенных резольнометрических исследований позволяют утверждать, что компенсация сдвига . изображения при проведении ТРК-съемки увеличивает четкость изображения на 100 тнл по сравнению с движущимся изображением, рассматриваемым в режиме стоп-кадра. Также установлено, что величина обнаружительноги порога отдельных компактных деталей на ТРК-изображении может достигать 420 твл, а для отдельных линейных деталей - 650 твл.

6.ТРК-изображения, получаемые трехматричными ТВ-камерами, можно представлять в виде 3-х RGB зональных изображений.

Диапазон спектральной чувствительности одноматрнчных ТВ-камер на ПЗС достигает 1,06 мкм;

7.При проведении ТРК-съемки ТВ-камерой Sony BVP-70 рекомендуется использовать 4-й светофильтр, с помощью которого устраняется влияние атмосферной лымки;

8.Технические характеристики разработанных образцов компРЛй)ТР(Щ сдвига изображения соответствуют техническим характеристикам, определенным теоретически, что установлено в результате летных экспериментов на борту самолета ТУ-134 и орбитальной станции "Мир";

Проведение телерепортажной аэросъемки с компенсатором сдвига изображения на борту самолета ТУ-134 возможно в диапазоне вмрот от 3.5 км до 11 км. При этом ширина полосы обзора может варьироваться от 2600 до 900 м, а детальность изображения от 7 до 2.5 м.

- ¿.О-

9.С октября 1988 г. по ноябрь 1993 г. проведено более 30 сеансов ТР К-съемки с борта орбитальной станции и осуществлено 9 трансляций результатов в региональные центры. Результаты съемок использовались для разработки и уточнения методики дешифрирования ТРК-и »отражений.

10.Весенние, летние и осенние ТРК-снимки могут использоваться для выявления на изображении 4-5 сельскохозяйственных культур. При интерпретации ТРК-снимков могут использоваться процедуры автоматизированного дешифрирования,разработанные для аэрофотоснимков.

11.Разработанная методика комплексной интерпретации весенних ТРК-снимков может использоваться для выявления зон вероятного засоления сельскохозяйственных угодий. Эта методика - также может ис1. эльювагься для уточнения среднемасштабных почвенных карт, проектов землеустройства и сведений земельного кадастра, для рационального планирования и проведения агротехнических мероприятий. Методика может быть адаптирована для интерпретации аэро- и космических снимков, полученных в период первых снегопадов или весеннего снеготаяния.

12. Результаты дешифрирования ТРК-снимков для целей экологического мониторинга подтверждают возможность использования ТРК-съемки в качестве источника сообщений в системах контроля, предупреждения и нейтрализации стихийных бедствий и катастрофических явлений.

13.По сравнению с другими космическими методами дистанционного зондирования проведение ТРК- съемки не требует больших затрат. Про веление ТРК-съемки с орбитальной станции в 2.6 раза дешевле проведения сканерной съемки с самолета ТУ-134 (для расчетом в ценах |Ч<Н) г.).

ПУ1.Л ИКАНИИ ПО ТКМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Корольков А.Н. "Выбор параметров зоны обзора ТВ-системы для оперативною обследования агроресурсов с орбитальной станции "Мир" В сб. "Аэрокосмнческие исследования почв и растений. Опыт практического применения". ВНИЦ "АИУС-агроресурсы", М„ 1989, с. 169-177.

2.Корольков А.Н. Особенности визуального дешифрирования телерепортажных космических снимков. В сб. "Мониторинг земель: опит проблемы, перспективы развития." ВНИЦ "АИУС-агроресурсы", М-, 1991, с.229-235.

3.Барыкин A.C., Благов В.Д., Волков A.A., Корольков А.Н., Родионов Б.Н. и др. Телерепортажная космическая съемка с орбитального комплекса "Мир". Вн. отчет Межком. раб. группы 1/11 "Получение И использование данных космических фотосъемок" Международного обшества фотограмметрии и дистанционного зондирования. М., 1992, р 21-31.

4.Корольков А.Н. Резольвометрическне исследования телерепортажных космич лких снимков, ДЕГ1 ВИНИТИ, N 959-В92 от 15.04.93 г., 12с.

5.Корольков А.Н. Использование весенних ТРК-сннмков для выявления зон вероятного засоления Шортанлинского района Целиноградской области. ДЕП. ВИНИТИ. N 960-В92 от 15.04.93 г., 14 с.

ЗАКАЗ N. 36 ТИРАЖ 100

ГОТАПРИНТНЫИ УЧАСТОК Г»"3».